IO流

1 JDK API的使用

2 io简介

输入流用来读取in

输出流用来写出Out

在Java中，根据处理的数据单位不同，分为字节流和字符流

继承结构

java.io包：

File

字节流：针对二进制文件

InputStream

--FileInputStream

--BufferedInputStream

--ObjectInputStream

OutputStream

--FileOutputStream

--BufferedOutputStream

--ObjectOutputStream

字符流：针对文本文件。读写容易发生乱码，在读写时最好指定编码集为utf-8

Writer

--BufferedWriter

--OutputStreamWriter

Reader

--BufferedReader

--InputStreamReader

--PrintWriter/PrintStream

3 File文件流（字符流）

封装一个磁盘路径字符串，对这个路径可以执行一次操作。

可以用来封装文件路径、文件夹路径、不存在的路径。

创建对象

File(String pathname)

通过将给定路径名字符串转换为抽象路径名来创建一个新 File 实例。

常用方法

length()：文件的字节量

exists()：是否存在，存在返回true

isFile()：是否为文件，是文件返回true

isDirectory()：是否为文件夹，是文件夹返回true

getName()：获取文件/文件夹名

getParent()：获取父文件夹的路径

getAbsolutePath()：获取文件的完整路径

文件夹方法

createNewFile()：新建文件，文件夹不存在会异常，文件已经存在返回false

mkdirs()：新建多层不存在的文件夹\a\b\c

mkdir()：新建单层不存在的文件夹\a

delete()：删除文件，删除空文件夹

list()：返回String[]，包含文件名

listFiles()：返回File[]，包含文件对象

4 字节流的读取

字节流是由字节组成的，所有的InputStream和OutputStream的子类都是字节流，主要用在处理二进制数据

1 InputStream抽象类

此抽象类是表示字节输入流的所有类的父类。

常用方法

abstract  int read()：从输入流中读取数据的下一个字节。

int read(byte[] b)：从输入流中读取一定数量的字节，将其存储在缓冲区数组b中。

int read(byte[] b, int off, int len)：将输入流中最多len个数据字节读入 byte 数组。

void close()：关闭此输入流并释放与该流关联的所有系统资源

2 FileInputStream子类

直接插在文件上，直接读取文件数据

创建对象

FileInputStream(File file)

通过打开一个到实际文件的连接来创建一个 FileInputStream，该文件通过文件系统中的 File 对象 file 指定。

FileInputStream(String pathname)

通过打开一个到实际文件的连接来创建一个 FileInputStream，该文件通过文件系统中的路径名 name 指定。

3 BufferedInputStream子类

BufferedInputStream，缓冲输入以及支持 mark 和 reset 方法的能力。在创建 BufferedInputStream 时，会创建一个内部缓冲区数组(默认8M大小)。在读取字节时，可根据需要从输入流再次填充该内部缓冲区，一次填充多个字节。

创建对象

BufferedInputStream(InputStream in)

创建一个 BufferedInputStream 并保存其参数，即输入流 in，以便将来使用。

5 字节流的写出

1 OutputStream抽象类

表示输出字节流的所有类的超类。输出流接受输出字节并将字节发送到接收器。

常用方法：

void close()：关闭此输出流并释放与此流有关的所有系统资源。

void flush()：刷新此输出流并强制写出所有缓冲的输出字节。

void write(byte[] b)：将 b.length 个字节从指定的 byte 数组写入此输出流。

void write(byte[] b, int off, int len)

将指定 byte 数组中从偏移量 off 开始的 len 个字节写入此输出流。

abstract  void write(int b)：将指定的字节写入此输出流。

2 FileOutputStream子类

直接插在文件上，直接写出文件数据

创建对象：

FileOutputStream(String name)

--创建一个向具有指定名称的文件中写入数据的输出文件流。

FileOutputStream(File file)

--创建一个向指定 File 对象表示的文件中写入数据的文件输出流。

FileOutputStream(File file, boolean append) –追加

--创建一个向指定 File 对象表示的文件中写入数据的文件输出流。

3 BufferedOutputStream子类

该类实现缓冲的输出流，效率高。

创建对象

BufferedOutputStream(OutputStream out)

--创建一个新的缓冲输出流，以将数据写入指定的底层输出流。、

6 close()和flush()的区别

close()关闭流对象，但先刷新一次缓冲区，关闭之后，流对象不可以继续再使用。

flush()仅仅是刷新缓冲区(一般写字符时要用,因为字符是先进入的缓冲区)，流对象还可以继续使用。

7 BIO、NIO、AIO的区别

①阻塞IO，BIO 就是传统的 java.io 包，交互的方式是同步、阻塞方式，也就是说在读入输入流或者输出流时，在读写动作完成之前，线程会一直阻塞在那里，它们之间的调用是可靠的线性顺序。它的优点是代码比较简单、直观；缺点就是 IO 的效率和扩展性很低。

②非阻塞IO，NIO是Java 1.4 引入的 java.nio 包，可以构建多路复用的、同步非阻塞IO程序，提供更接近操作系统底层高性能的数据操作方式。

③异步IO，AIO是Java 1.7之后引入的包，是NIO的升级版本，提供异步非堵塞的IO操作方式，是基于事件和回调机制实现的，应用操作之后会直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。

泛型

1 通过泛型语法定义，约束集合元素的类型，进行安全检查，把错误显示在编译期

2 代码通用性更强

3 泛型可以提升程序代码的可读性，但它只是一个语法糖（编译后这样的东西就被删除，不出现在最终源代码中），对于JVM运行时的性能是没有任何影响的。

1 泛型申明

泛型可以在接口、方法、返回值上使用：

java.util.List泛型接口/类：

public interface Collection<E> {}

泛型方法的声明：

public <E> void print(E e) {}

在方法返回值前声明一个<E>表示后面出现的E是泛型，而不是普通的java变量。

2 常用名称

E：Element (在集合中使用，因为集合中存放的是元素)

T：Type（Java 类）

K：Key（键）

V：Value（值）

N：Number（数值类型）

?：表示不确定的java类型

集合

1 Collection接口

用来存放对象的数据结构。长度可变，而且可以存放不同类型的对象。

数组的缺点：长度是固定不可变的，访问方式单一，插入、删除等操作繁琐。

1继承结构

 

Collection接口

--List接口：数据有序，可以重复。

--ArrayList子类

--LinkedList子类

--Set接口：数据无序，不可以存重复值

--HashSet子类

--Map接口：键值对存数据

--HashMap

2常用方法

boolean add(E e)：添加元素。

boolean addAll(Collection  c)：把小集合添加到大集合中 。

boolean contains(Object o) ：如果此 collection 包含指定的元素，则返回 true。

boolean isEmpty() ：如果此 collection 没有元素，则返回 true。

Iterator<E> iterator()：返回在此 collection 的元素上进行迭代的迭代器。

boolean remove(Object o) ：从此 collection 中移除指定元素的单个实例。

int size() ：返回此 collection 中的元素数。

Objec[] toArray()：返回对象数组

2 List接口

有序的 collection（也称为序列）

特点

1 数据有序

2 允许存放重复元素

3 元素都有索引

常用方法

ListIterator<E> listIterator()

返回此列表元素的列表迭代器（按适当顺序）。

ListIterator<E> listIterator(int index)

返回列表中元素的列表迭代器（按适当顺序），从列表的指定位置开始。

void add(int index, E element)

在列表的指定位置插入指定元素（可选操作）。

boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)

将所有元素都插入到列表中的指定位置（可选操作）。

List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)

返回列表中指定的 fromIndex（包括 ）和 toIndex（不包括）之间的部分视图。

get(int index)

返回列表中指定位置的元素。  

int indexOf(Object o)

返回列表中第一次出现的指定元素的索引；如果此列表不包含该元素，则返回 -1。

List接口提供的listIterator()，不仅顺序向后迭代还可以逆向迭代

3 ArrayList实现类

内部用数组存放数据，每个对象都有下标。

内部数组默认初始容量是10。如果不够会以1.5倍容量增长。

查询快，增删数据效率会降低。

创建对象

new ArrayList()

4 LinkedList实现类

1 双向链表，两端效率高。底层就是数组和链表实现的。

2 下标遍历效率低，迭代器遍历效率高

常用方法

add()

get()

size()

remove(i)

remove(数据)

iterator()

addFirst()  addLast()

getFirst()  getLast()

removeFirst()  removeLast()

数组和链表区别

1 数组ArrayList遍历快，因为存储空间连续；链表LinkedList遍历慢，因为存储空间不连续，要去通过指针定位下一个元素，所以链表遍历慢。

2 数组插入元素和删除元素需要重新申请内存，然后将拼接结果保存进去，效率低。链表只要改变一下相邻两个元素的指针，所以链表的插入和修改操作性能高。

3 业务一次赋值，不会改变，顺序遍历，选择数组；业务频繁变化，有新增，有删除，选择链表。

5 Set接口

1 不包含重复元素的集合，常用于给数据去重

2 数据无序(因为set集合没有下标)。

特点

1 HashSet：底层是哈希表，包装了HashMap，向HashSet中存入数据时，会把数据作为K，存入内部的HashMap中，K仍然不许重复。

2 TreeSet：底层就是TreeMap，是红黑树的形式，便于查找数据。

常用方法

boolean add(E e)：添加元素

boolean addAll(Collection  c)：把小集合添加到大集合中 。

boolean contains(Object o) ： 如果此 collection 包含指定的元素，则返回 true。

boolean isEmpty() ：如果此 collection 没有元素，则返回 true。

Iterator<E> iterator()：返回在此 collection 的元素上进行迭代的迭代器。

boolean remove(Object o) ：从此 collection 中移除指定元素的单个实例。

int size() ：返回此 collection 中的元素数。

Objec[] toArray()：返回对象数组

6 HashSet实现类

1 实现Set接口，由哈希表（实际上是一个 HashMap 实例）支持。

2 不保证 Set 的迭代顺序；特别是不保证顺序恒久不变。允许使用 null 元素。

7 Map接口

也叫哈希表、散列表。常用于存 键值对 结构的数据。其中的键不能重复，值可以重复。

特点

可以根据键提取对应的值

键不允许重复，如果重复会被覆盖

存放的都是无序数据

初始容量是16，默认的加载因子是0.75

继承结构

 

常用方法

void clear()：移除所有映射关系（可选操作）。

boolean containsKey(Object key)：包含指定键的映射关系，则返回 true。

boolean containsValue(Object value)

此映射将一个或多个键映射到指定值，返回 true。

V get(Object key)

返回指定键所映射的值；如果不包含该键的映射关系，返回null

boolean isEmpty()：如果未包含键-值映射关系，则返回 true。

V put(K key, V value)：将指定的值与此映射中的指定键关联

void putAll(Map<? extends K,? extends V> m)：

从指定映射中将所有映射关系复制到此映射中

V remove(Object key)：如果存在一个键的映射关系，则将其移除

int size()：返回此映射中的键-值映射关系数量

Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：返回此映射所包含的映射关系的 Set 视图

8 hashMap实现类

1 hashMap特点

1 基于哈希表的 Map 接口的实现。允许使用 null 值和 null 键。

2 HashMap底层是一个Entry数组，当存放数据时会根据hash算法计算数据的存放位置。

3 当计算的位置没有数据时，就直接存放

4 当计算的位置有数据时，就是发生hash冲突/hash碰撞时，采用链表来解决

5 1.7是采用表头插入法插入链表，1.8采用的是尾部插入法

6 表头插入法，在扩容时会改变链表中元素原本的顺序，以至于在并发下导致链表成环的问题；在1.8中采用尾部插入法，在扩容时会保持链表元素原本的顺序，就不会出现链表成环的问题

7 1.8中新增加红黑树，当数组长度大于64，同时链表长度大于8的情况下，链表将转化为红黑树。

2 红黑树

红黑树是一种自平衡的二叉查找树

优点：插入和查询效率高

特点：

1 节点是红色或黑色；

2 根节点是黑色；

3 每个叶子节点都是黑色的空节点（NIL节点）；

4 每个红色节点的两个子节点都是黑色。(从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色节点)；

5 从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点；

6 每次新插入的节点都必须是红色。

 

3 HashMap扩容

初始容量：16

成长（负载）因子：0.75f

1 发生hash冲突时，2个对象会形成链表（散列桶），这时需要参数成长因子来优化，成长因子默认值0.75f。

2 空间使用达到75%，HashMap就会扩容，不然的话会形成很长的散列桶结构，不利于查询和插入。

3 成长因子不能很小，频繁扩容会大大消耗内存，成长因子可以根据实际情况进行调整

1.8时hash算法：(n - 1) & hash

n是数组长度

&：异或运算，都为1时，运算结果才为1

hash：键的hashCode值

扩容算法：2*数组容量

多线程

1 进程

就是正在运行的程序。

特点

1 独立性：进程是系统中独立存在的实体，它可以拥有自己的独立的资源，每一个进程都拥有自己私有的地址空间。

2 动态性：进程与程序的区别在于，程序只是一个静态的指令集合，而进程是一个正在系统中活动的指令集合。进程具有自己的生命周期和各种不同的状态。

3 并发性：多个进程可以在单个处理器上并发执行，多个进程之间不会互相影响。

2 线程

1 线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。

2 被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

3 一个进程可以开启多个线程。

4 一个进程只有一个线程，这种程序被称为单线程。

5 一个进程中有多个线程称为多线程程序。

3多线程

多线程执行具有随机性

 

线程的5种生命周期

1)新建状态（New）：当线程对象对创建后，即进入了新建状态，如：Thread t = new MyThread()；

2)就绪状态（Runnable）：当调用线程对象的start()方法（t.start();），线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程，只是说明此线程已经做好了准备，随时等待CPU调度执行，并不是说执行了t.start()此线程立即就会执行；

3)运行状态（Running）：当CPU开始调度处于就绪状态的线程时，此时线程才得以真正执行，即进入到运行状态。（注：就绪状态是进入到运行状态的唯一入口，也就是说，线程要想进入运行状态执行，首先必须处于就绪状态中）

4)阻塞状态（Blocked）：处于运行状态中的线程由于某种原因，暂时放弃对CPU的使用权，停止执行，此时进入阻塞状态，直到其进入到就绪状态，才有机会再次被CPU调用以进入到运行状态

6)死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

三种阻塞状态

1)等待阻塞：运行状态中的线程执行wait()方法，使本线程进入到等待阻塞状态；

2)同步阻塞：线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态；

3)其他阻塞：通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到其他阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

4 线程创建-继承Thread类

1 Thread类是实现Runnable接口的一个实例，代表一个线程的实例。

2 实现方式：继承Thread，重写run()方法

3 启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()方法。

4 start()方法只是通知操作系统线程就绪，具体什么时间执行，操作系统决定

常用方法

String getName()：返回该线程的名称。

static Thread currentThread()：返回对当前正在执行的线程对象的引用。

void setName(String name)：改变线程名称，使之与参数 name 相同。

static void sleep(long millis)

在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行）

void start()：使该线程开始执行；Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。

Thread(String name)：分配新的 Thread 对象。

5 线程创建-实现Runnable接口

如果自类已经extends另一个类，就无法多继承，可以实现一个Runnable接口。

实现方式

1 实现Runnable接口，重写run()

2 创建实现类，创建Thread对象，传入Runnable实现类

MyThread t = new MyThread ();

Thread target = new Thread(t);

3 调用start()方法

target.start();

常用方法

void run()

使用实现接口 Runnable 的对象创建一个线程时，启动该线程将导致在独立执行的线程中调用对象的 run 方法。

6创建线程的其他方式比较

方式	优点	缺点
Thread	①编写简单 ②如果需要访问当前线程，无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this获得当前线程。	线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他父类
Runnable	①线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口，还可以继承其他类。 ②多个线程可以共享同一个target对象，非常适合多个相同线程来处理同一份资源，从而将CPU、代码和数据分开，形成清晰的模型，体现面向对象的思想。	编程稍微复杂，如果要访问当前线程，则必须使用Thread.currentThread()方法。
Callable	①Runnable重写的方法是run() Callable重写的方法是call() ②Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值的。 ③Call方法可抛出异常，run方法不可以。 ④运行Callable可拿到Future对象，表示异步计算的结果。	存取其他项慢
Pool	①线程池可以创建固定大小，无需反复创建线程对象，线程是比较耗费资源的资源 ②同时线程不会一直创建下去，拖慢系统	编程繁琐，难以理解

7 JVM启动的线程

1 JVM启动是多线程，最少要启动main线程和GC线程。

2 JVM虚拟机退出条件，是所有前台线程结束，虚拟机会自动退出

不会等待后台线程结束。

3 垃圾回收器是一个后台线程

8 多线程问题

多个线程同时访问数据，数据不安全，出现多线程问题。使用同步锁解决。

9 同步锁-Synchronized

通过sychronized关键字实现同步，一次只让一个线程执行，当多个对象操作共享数据时，可以使用同步锁解决线程安全问题。

使用

synchronized(对象){

需要同步的代码；}

特点

1 前提1，同步需要两个或者两个以上的线程。

2 前提2，多个线程间必须使用同一个锁。（一定要是一个不变的对象）

3 同步的缺点是会降低执行效率，为了保证线程安全,必须牺牲性能。

4 可以修饰方法称为同步方法，使用的锁对象是this。

5 可以修饰代码块称为同步代码块，锁对象可以任意，但一定要是一个不变的对象

10 互斥锁和读写锁

Synchronized 互斥锁（悲观锁，有罪假设）

1 采用synchronized实现的同步机制叫做互斥锁机制，它获得的锁叫做互斥锁。

2当线程拥有锁标记时才能访问资源，没有锁标记便进入锁池

ReentrantReadWriteLock 读写锁（乐观锁，无罪假设）

1 读操作之间不存在数据竞争问题，读操作能够以共享锁的方式进行，提升性能。

2读写锁内部又分为读锁和写锁，读锁可以在没有写锁的时候被多个线程同时持有，写锁是独占的。

3读写锁主要应用于读多写少的场景

注解

1 注解可以增强java代码，同时利用反射技术可以扩充实现很多功能

2 现在最主流的开发都是基于注解方式，代码量少，框架可以根据注解去自动生成很多代码，从而减少代码量，程序更易读。

分类

①JDK自带注解

②元注解

③自定义注解

1 JDK注解

JDK注解的注解，就5个：

@Override 重写

@Deprecated标记就表明这个方法已经过时，但还可以用

@SuppressWarnings(“deprecation”) 忽略警告

@SafeVarargs jdk1.7出现，堆污染，不常用

@FunctionallInterface jdk1.8出现，配合函数式编程拉姆达表达式，不常用

2 元注解

元注解

描述注解的注解，就5个：

@Target注解用在哪里：类上、方法上、属性上

@Retention注解的生命周期：源文件中、class文件中、运行中

@Inherited允许子注解继承

@Documented生成javadoc时会包含注解，不常用

@Repeatable注解为可重复类型注解，可以在同一个地方多次使用，不常用

2.1 @Target   ElementType.class

描述注解的使用范围：

ElementType.ANNOTATION_TYPE：应用于注释类型

ElementType.CONSTRUCTOR：应用于构造函数

ElementType.FIELD：应用于字段或属性

ElementType.LOCAL_VARIABLE：应用于局部变量

ElementType.METHOD：应用于方法级

ElementType.PACKAGE：应用于包声明

ElementType.PARAMETER：应用于方法的参数

ElementType.TYPE：应用于类的元素

2.2 @Retention  RetentionPolicy.class

定义该注解被保留的时间长短.，没有时，反射拿不到，从而就无法去识别处理。

SOURCE：在源文件中有效（即源文件保留）

CLASS：在class文件中有效（即class保留）

RUNTIME：在运行时有效（即运行时保留）

3 自定义注解

1 设置注解的使用范围@Target

2 使用“@interface+注解名”

3 定义属性